Blackman-Nuttall窗FFT序列重构四谱线插值介损角测量方法

采用快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时会产生频谱泄露和栅栏效应,影响介质损耗角的测量精度。为提高介质损耗角的测量精度,该文提出并建立一种基于Blackman-Nuttall窗FFT序列重构的四谱线插值介损角测量方法,对采样信号加Blackman-Nuttall窗进行FFT获得离散频谱序列,通过五点变换重构离散频谱序列,然后对重构后的序列进行四谱线插值修正得到电压和电流信号的基波相位,最后由两者的基波相位得到介质损耗角。通过在频率变化、采样点数变化、初始相位变化、直流分量变化、谐波分量变化和不同信噪比的噪声下仿真实验,表明该方法具有较高的介质损耗角测量精度。在与已用加窗傅里叶变换法相比,该方法运算量小、测量精度高,适用于对介质损耗角的精确测量。

基于五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗的四谱线插值FFT谐波分析方法

目前,在电力谐波分析中快速傅里叶变换(FFT)应用得最为广泛,但是在非同步采样时,应用该变换容易产生频谱泄漏,出现栅栏效应。为减小非同步采样对FFT的影响,对旁瓣峰值电平小且下降速率快的五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗进行了分析,并将它应用于FFT算法中,提出了基于五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗的四谱线插值FFT谐波检测算法。经过多项式函数的拟合,得到了简单实用的四谱线插值修正公式,使计算过程更为简单。结果表明,与Hanning窗、Nuttall窗和四项Rife-Vincent(Ⅰ)窗插值FFT相比,相同条件下,五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗具有更高的准确度,其幅值相对误差EAh≤6.524×10-5%,相位相对误差Eφh≤7.751×10^(-3)%。

基于通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗的改进四谱线插值高精度谐波分析算法

加窗快速傅里叶变换(WIFFT)是一类重要的谐波参数估计方法。然而,快速傅里叶变换固有的栅栏效应以及非同步采样产生的频谱泄漏对谐波参数的估计精度有较大影响。为此,利用具有最大旁瓣衰减特性的I类Rife-Vincent窗作为父窗,提出一种新型的通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗(RVSMC p-q),其特点在于通过改变乘积阶数和卷积阶数可以灵活地改变窗函数的主瓣宽度、旁瓣峰值和衰减速度。在此基础上,提出一种基于RVSMC p-q窗的四谱线插值高精度谐波参数估计方法,利用最小二乘拟合原理给出谐波信号的幅值、频率及相位参数的低复杂度多项式估计公式。在复杂谐波、间谐波及基波频率波动的情况下对基于RVSMC p-q窗的四谱线插值谐波参数估计方法的效果进行仿真。研究结果表明:在较低的乘积和卷积阶数条件下,新算法可以获得比经典的基于自乘积窗或自卷积窗的WIFFT算法更为优越的参数估计精度,且算法复杂度较低。

基于Hanning窗四谱线插值FFT的轨道电路信号解析研究

移频信号是ZPW-2000A轨道电路系统关键特征之一,对其高精准度解析具有重要意义。基于移频轨道电路信号特点,提出一种基于时域加窗、频域插值的高精准度解析算法,并应用模拟仿真的方法进行验证研究。研究结果表明,通过时域加窗处理可有效改善常规FFT中出现的频谱泄漏问题,进一步在频谱中插值可提高信号解析准精度。通过本算法解析移频轨道电路载频最大误差为0.000 32 Hz,解析调制频率最大误差为0.002 63 Hz,以上误差范围均能够满足对轨道电路信号解析要求。

基于Blackman窗四谱线插值FFT的轨道电路信号分析

为了更好地对具有移频特征的轨道电路信号进行高精度解析,在分析轨道电路信号特点基础上,提出一种基于Blackman窗四谱线插值算法模型,采用模拟仿真的方式,对ZPW-2000A轨道电路信号载频、调制频率及幅值等特征量进行了解析研究。结果表明:该算法模型可显著降低常规频谱分析中频谱泄漏及栅栏效应的影响,大幅提高轨道电路信号载频、调制频率以及幅值的解析精准度,其中载频误差控制在0.006 Hz,解析结果显著优于常规快速傅里叶变换处理结果,具有一定的工程应用价值。

基于四谱线插值FFT的电网谐波检测方法

在采用快速傅里叶变换法分析电网中各次谐波时,因信号的非整周期截断和非同步采样而造成的频谱泄露会对检测结果的准确性造成影响。为了提高谐波检测的准确度,提出了一种基于四谱线插值的快速傅里叶变换算法。该算法通过对加窗信号的离散频点处幅值信息的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高了谐波幅值和相位检测的准确度。通过数据拟合,得到常用的窗函数所对应的谐波分析实用修正公式。由数值仿真分析可以看出,该算法具有更高的检测精确度。仿真及实测的结果充分验证了该算法的准确性和有效性。

基于六项余弦窗四谱线插值FFT的高精度谐波检测算法

目前,在实际电网环境中谐波检测算法的精确度不够高。为此,分析了一种具有旁瓣峰值低且下降速度快的六项余弦窗并将其应用于FFT算法中,提出了基于六项余弦窗四谱线插值FFT的谐波检测算法,运用多项式拟合polyfit函数推导出了简单实用的四谱线校正公式,简化了运算过程。实验结果表明:该算法在21次复杂谐波环境中,与四项Nuttall窗和四项Rife-Vincent窗FFT插值相比有更高的精确度,且在基于相同窗的情况下,四谱线插值的精确度要高于三谱线插值计算。最后,在实验中考虑到实际电网中可能遇到的噪声干扰情况,进行了仿真,仿真结果验证了该算法具有较高的检测精确度。

基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在非同步采样和非整数周期截断时难以精确检测谐波各参数。加窗和插值算法可提高FFT的精确度。分析了Nuttall窗的频谱特性,提出了基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析算法。该算法充分利用峰值谱线频点附近的四条谱线进行加权运算以提高谐波分析精度,运用多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果验证了在非同步采样时,该算法检测谐波的精度更高,有效地抑制了频谱泄漏。

基于Nuttall自卷积窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样条件下难以实现谐波的高精度检测,而加窗和插值算法可以提高谐波检测的准确度。文章在分析Nuttall自卷积窗频谱特性的基础上,提出了基于Nuttall自卷积窗四谱线插值FFT算法。该算法通过对加窗信号离散频点处幅值的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高谐波幅值、相位和频率检测的精度;采用多项式拟合的方式得到基于Nuttall自卷积窗四谱线插值修正公式。仿真数据表明,该算法具有较高的谐波检测精度,Nuttall自卷积窗有效地抑制了频谱泄露。

凯塞窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

针对在采用快速傅里叶变换分析电力谐波时,对信号非同步采样以及非整周期截断的情况下,会产生频谱泄露和栅栏效应,无法有效检测谐波的各参数值等问题,提出了加窗插值算法,能够提高计算精度抑制频谱泄露,Kaiser窗的频带内能量主要集中在主瓣中,拥有绝佳的旁瓣抑制性能,该算法充分利用峰值谱线频点最近的四条谱线进行加权运算提高运算精度,运用MATLAB多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果表明,四谱线插值算法得到的21次谐波的幅值相对误差≤0.000 01%,相位相对误差≤0.000 001%,基波频率计算相对误差为6.2×10-11%,并且能够有效消除频谱泄露和栅栏效应的影响,计算精度更高。

基于组合余弦优化窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

采用快速傅里叶变换(FFT)方法分析电力谐波时,信号的非同步采样和非整数周期截断会产生频谱泄漏和栅栏效应,这将造成一定的检测误差。加窗和插值算法能有效地提高FFT方法的检测精度,而窗函数的频谱特性将直接影响改善效果。为此,提出了一种基于遗传算法(GA)的组合余弦窗函数参数优化方法,利用该方法对6项组合余弦窗函数进行了优化,得到了一种6项五阶窗函数,并使用该窗函数实现了四谱线插值FFT的电力谐波分析。通过仿真表明,利用该窗实现的加窗插值FFT电力谐波分析方法的检测结果优于加Nuttall三阶窗和Nuttall五阶窗。

五项MSD-Rife窗的四谱线插值FFT电力谐波分析

在采用快速傅里叶变换(FFT)对电网谐波进行分析时,信号的非整周期截断和非同步采样而造成的频谱泄漏会影响检测结果的精度,加窗插值则能有效地解决问题。分析了五项MSD-Rife窗在不同权重时的频谱特性,提出了一种基于五项MSD-Rife窗的四谱线插值FFT谐波分析算法,即先对谐波信号加窗,然后利用真实谐波点附近的4根最大谱线值确定实际谱线的位置,运用曲线拟合函数推导出了简单实用的四谱线修正公式。仿真试验结果表明,该算法较其他算法在幅值、相位和频率上的检测精度更高,从而消除了频谱泄漏和栅栏效应带来的影响。

新型窗函数四谱线插值的谐波分析方法

针对在非同步采样及非整周期截断的情况下,采用快速傅里叶变换分析电力谐波时谐波检测精度不够高的问题,提出了一种8阶三角自卷积窗的新型四谱线插值谐波检测算法。首先,分析了不同阶窗的时域和频域特性;然后,分析了四谱线插值算法,并推导出基于新算法的参数估计公式;最后,通过模拟谐波环境进行了算法的仿真实验,并与三谱线插值算法进行对比,其精确度要高于三谱线插值算法。实验结果表明,8阶三角自卷积窗具有旁瓣特性和栅栏效应的明显优势,可以更好地抑制频谱泄漏,并且随着谱线数目的增多,计算精度也有所提高,计算结果误差大多数小于10-7,所提出的算法可以更准确地计算每个谐波的参数。

基于ZoomFFT和多谱线插值算法的谐波分析方法

基于快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)的各种检测算法,因其具备响应速度快以及便于工程实现等特点,现已成为电能质量分析常用方法,但易造成频谱泄漏,难以精确实现多个谐波的分离检测。因此提出一种基于Blackman-Harris窗函数四谱线插值算法和复调制频谱细化算法的复合型谐波检测方法。利用改进的加窗插值算法对谐波进行检测,对于发生主瓣干扰的频谱,采用复调制频谱细化算法,实现对谐波的精确分析。仿真试验结果表明,该方法能够分辨相近谐波分量,实时性较强,能够满足电力系统对电力参数检测的需求。

电气化铁道牵引供电系统加窗插值法的谐波分析

传统电气化铁道牵引供电系统的谐波分析方法受频谱泄漏和栅栏效应的影响,不能准确地得到谐波相关参数。为此,提出一种采用加六项优化余弦组合自卷积窗和四谱线插值结合的新算法对谐波进行分析。首先采用复调制细化法分析信号中基波频率附近的谐波成份,剩余信号加窗处理,利用离散傅里叶变换找出谐波频点附近相应离散频谱的4根峰值谱线,利用插值算法对电气化铁道牵引供电系统中谐波相关参数频率、幅值及相位进行加权修正并推导出计算公式,从而进一步提高分析结果的准确性。

基于加窗插值FFT的谐波检测算法

电网中非线性设备的使用造成了大量的谐波污染,针对如何高精度的检测电网中谐波等问题,提出了基于加窗插值FFT算法的检测方法。文中阐述了窗函数的特性和四谱线插值法的原理,在常规FFT变换的基础上,对比分析了四种加多项余弦窗四谱线插值法的改进算法。此外,进一步分析了当原始信号受到频率波动和噪声干扰时对改进算法的影响以及相应的解决方法。最终MATLAB仿真结果表明:测量精度最高可达10-9且具有一定的抗干扰能力。

一种新型组合优化谐波分析方法研究

在非同步采样和非整数周期截断时,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)进行电力谐波分析时容易造成频谱泄露和栅栏效应,加窗插值可有效解决频谱泄露和栅栏效应问题。在分析了纳托尔窗的频谱特性的基础上,推理得出4项5阶纳托尔窗函数,通过自卷积运算得到纳托尔自卷积窗函数,并推导出四谱线插值校正公式。基于全相位傅里叶变换(all-phase FFT, apFFT)的相位不变性,利用理论频点附近的主谱线和旁谱线幅值的比值,推导出基于纳托尔双窗和ap FFT双谱线插值频谱校正分析法。由此提出了加窗插值FFT用于频率和幅值的检测,apFFT用于相位检测的新型组合算法。仿真结果表明所提新型组合算法在谐波检测时精度更高,抑制频谱泄露能力更强。

一种基于频率自增的高精度谐波分析方法

利用加窗插值FFT算法分析复杂电网信号时,往往无法确定其谐波成分,按基波的倍数次寻找各次谐波,很有可能会漏掉某一频点.为了满足电网谐波分析的完整性,提出了一种基于频率自增的高精度谐波分析方法.在四谱线插值算法的基础上,设定频率以合适的循环变量间隔增长,给出了计算公式.针对输入信号对其测量精度进行了仿真实验分析,研究了基波频率波动对其测量准确度的影响,并对中国科学院EAST实验数据进行了分析.实验结果验证了该谐波检测方法的可行性和高精度.

基于Hanning自相乘窗的电力谐波FFT分析方法

目前谐波分析准确度的关键在于窗函数具有优秀的旁瓣特性。提出了Hanning窗进行时域自相乘运算,得到一种新的Hanning自相乘窗,具有旁瓣特性随着相乘次数的增加不断提高的优点。同时提出基于五项余弦组合窗的四谱线插值FFT的电力谐波分析方法,利用曲线拟合函数得到四谱线插值修正公式。对该窗函数与Hanning窗,Nuttall4项5阶窗的四谱线插值进行仿真对比,验证提出的窗函数对幅值、相位、频率具有更高的分析精度。对南京化工园热电二次电流进行谐波分析进一步验证了所提出的窗函数的有效性。

新能源汇集地区次同步谐波检测方法的研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样和非整数周期截断时难以高精度检测谐波各参数,加窗和插值算法可提高FFT的精确度。在对纳托尔窗(Nuttall)频谱特性分析的基础上,提出以4项5阶Nuttall窗通过自卷积运算得到Nuttall自卷积窗函数,推导基于Nuttall自卷积窗四谱线校正公式。仿真结果表明,该算法能较精确地检测次同步谐波的频率特征值并抑制谱间干扰。最后,将Nuttall自卷积窗和四谱线插值FFT算法应用于新疆哈密地区次同步谐波检测,验证了该算法的有效性。